[发明专利]热处理方法以及热处理装置

说明书

提供能够抑制硅化物的高电阻化的热处理方法以及热处理装置。在硅的半导体晶片的表面上形成有金属膜。在该半导体晶片容纳于腔室内后，腔室内的压力被减压至比大气压低的气压(P1)。然后，向腔室内供给氮气而恢复至常压(Ps)，并向半导体晶片的表面照射闪光来形成金属膜与硅的化合物即硅化物。由于一旦将腔室内的压力减压至比大气压低的气压(P1)后就恢复压力，因此，能够使执行硅化物形成的处理时的腔室内的氧气浓度显著地降低，从而能够抑制因腔室内气体环境中的氧气进入金属膜与基材的界面附近的缺陷中所引起的硅化物的高电阻化。

本申请是申请号为CN201610736763.1、申请日为2016年8月26日、发明名称为“热处理方法以及热处理装置”的专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及向半导体晶片等硅或硅锗的薄板状精密电子基板(下面，简称为“基板”)照射闪光来形成硅化物或锗化物的热处理方法以及热处理装置。

背景技术

在半导体设备的制造工艺中，在极短时间加热半导体晶片的闪光灯退火(FLA)引人注目。闪光灯退火是如下的热处理技术，即，通过使用氙气闪光灯(下面，在简称为“闪光灯”时是指氙气闪光灯)向半导体晶片的表面照射闪光，在极短时间内(几毫秒以下)仅使半导体晶片的表面升温。

氙气闪光灯的辐射光谱分布从紫外区域至近红外区域，波长比以往的卤素灯的波长短，并与硅的半导体晶片的基本吸收带几乎一致。由此，在从氙气闪光灯向半导体晶片照射闪光时，透射光至少能够使半导体晶片快速地升温。另外，若在几毫秒以下的极短时间内照射闪光，则能够有选择地仅使半导体晶片的表面附近升温。

这样的闪光灯退火利用于需要极短时间的加热的处理，例如，典型地利用于注入半导体晶片的杂质的活性化。若从闪光灯向通过离子注入法注入杂质的半导体晶片的表面照射闪光，能够仅在极短时间内将该半导体晶片的表面升温至活性化温度，能够不使杂质扩散得深，能够仅执行杂质活性化。

另外，也研究了将闪光灯退火应用于场效应晶体管(FET)的硅化物形成。硅化物形成是如下技术，为了场效应晶体管的高性能化，形成金属与硅的化合物(硅化物)。通过形成硅化物，使得栅极、源极区域以及漏极区域的电阻降低，从而实现场效应晶体管的高速动作。作为用于形成硅化物的金属，镍(Ni)、钴(Co)、钛(Ti)等被研究，但镍有望成为最合适的材料。

硅化物形成通过在半导体晶片的源极区域以及漏极区域形成镍等金属膜并对该半导体晶片实施加热处理来实现。此时，若进行长时间的加热处理，则硅化物向横向(从源极区域以及漏极区域朝向栅极的方向)异常生长而突破源极和漏极的接合，从而产生漏电流快速地增大的问题。因此，在例如专利文献1中提出了如下的热处理方法，即，向形成有金属膜的半导体晶片的表面照射闪光来进行短时间的加热处理。

专利文献1：日本特开2013-84901号公报

然而，如专利文献1所示，就仅向形成有金属膜的半导体晶片照射闪光来进行极短时间的闪光加热处理而言，硅化物与基层的硅的界面特性劣化而成为高电阻化的原因。在之后进一步细微化地进行的设备中，硅化物的膜厚变薄，从而更容易受到氧气的影响。另外，硅化物自身也容易被氧化，从而也需要抑制硅化物形成后的硅化物的氧化。

硅化物的界面特性的劣化以及硅化物自身的氧化是因在氧气存在的状态下进行加热处理所引起的。就成为上述问题的原因的氧气而言，主要具有腔室内的残留氧气、附着在半导体晶片的表面上的氧气(典型地，作为水分吸附的)。特别地，在闪光加热处理时残留在腔室内的氧气是二氧化硅膜的膜厚增大的主要原因。一般而言，在闪光灯退火装置中，由于在常压下将半导体晶片搬入腔室内，因此，此时流入的大气中的氧气残留在腔室内，从而氧气浓度变高。

发明内容

本发明鉴于上述问题而提出，其目的在于，提供能够抑制硅化物等的高电阻化的热处理方法以及热处理装置。